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毕达哥拉斯勾股定理图

毕达哥拉斯勾股定理图(勾股定理的证明图)

fwxlw fwxlw 发表于2025-01-26 02:01:18 浏览7 评论0

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勾股定理的证明图

勾股定理(又叫「毕氏定理」)说:「在一个直角三角形中,斜边边长的平方等於两条直角边边长平方之和。」据考证,人类对这条定理的认识,少说也超过 4000 年!又据记载,现时世上一共有超过 300 个对这定理的证明!我觉得,证明多,固然是表示这个定理十分重要,因而有很多人对它作出研究;但证明多,同时令人眼花缭乱,亦未能够一针见血地反映出定理本身和证明中的数学意义。故此,我在这篇文章中,为大家选出了 7 个我认为重要的证明,和大家一起分析和欣赏这些证明的特色,与及认识它们的历史背境。证明一图一在图一中,D ABC 为一直角三角形,其中 Ð A 为直角。我们在边 AB、BC 和 AC 之上分别画上三个正方形 ABFG、BCED 和 ACKH。过 A 点画一直线 AL 使其垂直於 DE 并交 DE 於 L,交 BC 於 M。不难证明,D FBC 全等於 D ABD(S.A.S.)。所以正方形 ABFG 的面积 = 2 ´ D FBC 的面积 = 2 ´ D ABD 的面积 = 长方形 BMLD 的面积。类似地,正方形 ACKH 的面积 = 长方形 MCEL 的面积。即正方形 BCED 的面积 = 正方形 ABFG 的面积 + 正方形 ACKH 的面积,亦即是 AB2 + AC2 = BC2。由此证实了勾股定理。这个证明巧妙地运用了全等三角形和三角形面积与长方形面积的关系来进行。不单如此,它更具体地解释了,「两条直角边边长平方之和」的几何意义,这就是以 ML 将正方形分成 BMLD 和 MCEL 的两个部分!这个证明的另一个重要意义,是在於它的出处。这个证明是出自古希腊大数学欧几里得之手。欧几里得(Euclid of Alexandria)约生於公元前 325 年,卒於约公元前 265 年。他曾经在古希腊的文化中心亚历山大城工作,并完成了著作《几何原本》。《几何原本》是一部划时代的著作,它收集了过去人类对数学的知识,并利用公理法建立起演绎体系,对后世数学发展产生深远的影响。而书中的第一卷命题 47,就记载著以上的一个对勾股定理的证明。证明二图二图二中,我们将4个大小相同的直角三角形放在一个大正方形之内,留意大正方形中间的浅黄色部分,亦都是一个正方形。设直角三角形的斜边长度为 c,其余两边的长度为 a 和 b,则由於大正方形的面积应该等於 4 个直角三角形和中间浅黄色正方形的面积之和,所以我们有 (a + b)2 = 4(1/2 ab) + c2 展开得 a2 + 2ab + b2 = 2ab + c2 化简得 a2 + b2 = c2 由此得知勾股定理成立。证明二可以算是一个非常直接了当的证明。最有趣的是,如果我们将图中的直角三角形翻转,拼成以下的图三,我们依然可以利用相类似的手法去证明勾股定理,方法如下:图三由面积计算可得 c2 = 4(1/2 ab) + (b - a)2 展开得 = 2ab + b2 - 2ab + a2 化简得 c2 = a2 + b2(定理得证) 图三的另一个重要意义是,这证明最先是由一个中国人提出的!据记载,这是出自三国时代(即约公元 3 世纪的时候)吴国的赵爽。赵爽为《周髀算经》作注释时,在书中加入了一幅他称为「勾股圆方图」(或「弦图」)的插图,亦即是上面图三的图形了。证明三图四图四一共画出了两个绿色的全等的直角三角形和一个浅黄色的等腰直角三角形。不难看出,整个图就变成一个梯形。利用梯形面积公式,我们得到∶ 1/2(a + b)(b + a) = 2(1/2 ab) + 1/2 c2 展开得 1/2 a2 + ab + 1/2 b2 = ab + 1/2 c2 化简得 a2 + b2 = c2(定理得证) 有一些书本对证明三十分推祟,这是由於这个证明是出自一位美国总统之手!在 1881 年,加菲(James A. Garfield; 1831 - 1881)当选成为美国第 20 任总统,可惜在当选后 5 个月,就遭行刺身亡。至於勾股定理的有关证明,是他在 1876 年提出的。我个人觉得证明三并没有甚麼优胜之处,它其实和证明二一样,只不过它将证明二中的图形切开一半罢了!更何况,我不觉得梯形面积公式比正方形面积公式简单!又,如果从一个老师的角度来看,证明二和证明三都有一个共同的缺点,它就是需要到恒等式 (a ± b)2 = a2 ± 2ab + b2 了。虽然这个恒等式一般都包括在中二的课程之中,但有很多学生都未能完全掌握,由於以上两个证明都使用了它,往往在教学上会出现学生不明白和跟不上等问题。证明四(a) (b) (c) 图五证明四是这样做的:如图五(a),我们先画一个直角三角形,然后在最短的直角边旁向三角形那一边加上一个正方形,为了清楚起见,以红色表示。又在另一条直角边下面加上另一个正方形,以蓝色表示。接著,以斜边的长度画一个正方形,如图五(b)。我们打算证明红色和蓝色两个正方形面积之和,刚好等於以斜边画出来的正方形面积。留意在图五(b)中,当加入斜边的正方形后,红色和蓝色有部分的地方超出了斜边正方形的范围。现在我将超出范围的部分分别以黄色、紫色和绿色表示出来。同时,在斜边正方形内,却有一些部分未曾填上颜色。现在依照图五(c)的方法,将超出范围的三角形,移入未有填色的地方。我们发现,超出范围的部分刚好填满未曾填色的地方!由此我们发现,图五(a)中,红色和蓝色两部分面积之和,必定等於图五(c)中斜边正方形的面积。由此,我们就证实了勾股定理。这个证明是由三国时代魏国的数学家刘徽所提出的。在魏景元四年(即公元 263 年),刘徽为古籍《九章算术》作注释。在注释中,他画了一幅像图五(b)中的图形来证明勾股定理。由於他在图中以「青出」、「朱出」表示黄、紫、绿三个部分,又以「青入」、「朱入」解释如何将斜边正方形的空白部分填满,所以后世数学家都称这图为「青朱入出图」。亦有人用「出入相补」这一词来表示这个证明的原理。在历史上,以「出入相补」的原理证明勾股定理的,不只刘徽一人,例如在印度、在阿拉伯世界、甚至乎在欧洲,都有出现过类似的证明,只不过他们所绘的图,在外表上,或许会和刘徽的图有些少分别。下面的图六,就是将图五(b)和图五(c)两图结合出来的。留意我经已将小正方形重新画在三角形的外面。看一看图六,我们曾经见过类似的图形吗?图六其实图六不就是图一吗?它只不过是将图一从另一个角度画出罢了。当然,当中分割正方形的方法就有所不同。顺带一提,证明四比之前的证明有一个很明显的分别,证明四没有计算的部分,整个证明就是单靠移动几块图形而得出。我不知道大家是否接受这些没有任何计算步骤的「证明」,不过,我自己就非常喜欢这些「无字证明」了。图七在多种「无字证明」中,我最喜欢的有两个。图七是其中之一。做法是将一条垂直线和一条水平线,将较大直角边的正方形分成 4 分。之后依照图七中的颜色,将两个直角边的正方形填入斜边正方形之中,便可完成定理的证明。事实上,以类似的「拼图」方式所做的证明非常之多,但在这裏就未有打算将它们一一尽录了。另一个「无字证明」,可以算是最巧妙和最简单的,方法如下:证明五(a) (b) 图八图八(a)和图二一样,都是在一个大正方形中,放置了4个直角三角形。留意图中浅黄色部分的面积等於 c2。现在我们将图八(a)中的 4 个直角三角形移位,成为图八(b)。明显,图八(b)中两个浅黄色正方形的面积之和应该是 a2 + b2。但由於(a)、(b)两图中的大正方形不变,4 个直角三角形亦相等,所以余下两个浅黄色部的面积亦应该相等,因此我们就得到 a2 + b2 = c2,亦即是证明了勾股定理。对於这个证明的出处,有很多说法:有人说是出自中国古代的数学书;有人相信当年毕达哥拉斯就是做出了这个证明,因而宰杀了一百头牛来庆祝。总之,我觉得这是众多证明之中,最简单和最快的一个证明了。不要看轻这个证明,它其实包含著另一个意义,并不是每一个人都容易察觉的。我现在将上面两个图「压扁」,成为图九:(a) (b) 图九图九(a)中间的浅黄色部分是一个平行四边形,它的面积可以用以下算式求得:mn sin(a + b),其中 m 和 n 分别是两个直角三角形斜边的长度。而图九(b)中的浅黄色部分是两个长方形,其面积之和是:(m cos a)(n sin b) + (m sin a)(n cos b)。正如上面一样,(a)、(b)两图浅黄色部分的面积是相等的,所以将两式结合并消去共有的倍数,我们得:sin(a + b) = sin a cos b + sin b cos a,这就是三角学中最重要的复角公式!原来勾股定理和这条复角公式是来自相同的证明的!在证明二中,当介绍完展开 (a + b)2 的方法之后,我提出了赵爽的「弦图」,这是一个展开 (a - b)2 的方法。而证明五亦有一个相似的情况,在这裏,我们除了一个类似 (a + b) 的「无字证明」外,我们亦有一个类似 (a - b) 的「无字证明」。这方法是由印度数学家婆什迦罗(Bhaskara; 1114 - 1185)提出的,见图十。(a) (b) 图十证明六图十一图十一中, 我们将中间的直角三角形 ABC 以 CD 分成两部分,其中 Ð C 为直角,D 位於 AB 之上并且 CD ^ AB。设 a = CB,b = AC,c = AB,x = BD,y = AD。留意图中的三个三角形都是互相相似的,并且 D DBC ~ D CBA ~ D DCA,所以 = 和 = 由此得 a2 = cx 和 b2 = cy 将两式结合,得 a2 + b2 = cx + cy = c(x + y) = c2。定理得证。证明六可以说是很特别的,因为它是本文所有证明中,唯一一个证明没有使用到面积的概念。我相信在一些旧版的教科书中,也曾使用过证明六作为勾股定理的证明。不过由於这个证明需要相似三角形的概念,而且又要将两个三角形翻来覆去,相当复杂,到今天已很少教科书采用,似乎已被人们日渐淡忘了!可是,如果大家细心地想想,又会发现这个证明其实和证明一(即欧几里得的证明)没有分别!虽然这个证明没有提及面积,但 a2 = cx 其实就是表示 BC 上正方形的面积等於由 AB 和 BD 两边所组成的长方形的面积,这亦即是图一中黄色的部分。类似地,b2 = cy 亦即是图一中深绿色的部分。由此看来,两个证明都是依据相同的原理做出来的!证明七(a) (b) (c) 图十二在图十二(a)中,我们暂时未知道三个正方形面积之间有甚麼直接的关系,但由於两个相似图形面积之比等於它们对应边之比的平方,而任何正方形都相似,所以我们知道面积 I : 面积 II : 面积 III = a2 : b2 : c2。不过,细心地想想就会发现,上面的推论中,「正方形」的要求是多余的,其实只要是一个相似的图形,例如图十二(b)中的半圆,或者是图十二(c)中的古怪形状,只要它们互相相似,那麼面积 I : 面积 II : 面积 III 就必等於 a2 : b2 : c2了!在芸芸众多的相似图形中,最有用的,莫过於与原本三角形相似的直角三角形了。(a) (b) 图十三在图十三(a)中,我在中间的直角三角形三边上分别画上三个和中间三角形相似的直角三角形。留意:第 III 部分其实和原本三角形一样大,所以面积亦相等;如果我们从三角形直角的顶点引一条垂直线至斜边,将中间的三角形分成两分,那麼我们会发现图十三(a)的面积 I 刚好等於中间三角形左边的面积,而面积 II 亦刚好等於右边的面积。由图十三(b)可以知道:面积 I + 面积 II = 面积 III。与此同时,由於面积 I : 面积 II : 面积 III = a2 : b2 : c2,所以 a2 + b2 = c2。七个证明之中,我认为这一个的布局最为巧妙,所用的数学技巧亦精彩。可惜对一个初中学生而言,这个证明就比较难掌握了。我不太清楚这个证明的出处。我第一次认识这个证明,是在大学时候,一位同学从图书馆看到这个证明后告诉我的。由於印象深刻,所以到了今天仍依然记忆犹新。欧几里得《几何原本》的第六卷命题 31 是这样写的:「在直角三角形中,对直角的边上所作的图形等於夹直角边上所作与前图相似且有相似位置的二图形之和。」我估计,相信想出证明七的人,应该曾经参考过这一个命题。

勾股定理的证明方法(要有图)

三角学里有一个很重要的定理,我国称它为勾股定理,又叫商高定理。因为《周髀算经》提到,商高说过"勾三股四弦五"的话。下面介绍其中的几种证明。最初的证明是分割型的。设a、b为直角三角形的直角边,c为斜边。考虑下图两个边长都是a+b的正方形A、B。将A分成六部分,将B分成五部分。由于八个小直角三角形是全等的,故从等量中减去等量,便可推出:斜边上的正方形等于两个直角边上的正方形之和。这里B中的四边形是边长为c的正方形是因为,直角三角形三个内角和等于两个直角。如上证明方法称为相减全等证法。B图就是我国《周髀算经》中的“弦图”。下图是H.珀里加尔(Perigal)在1873年给出的证明,它是一种相加全等证法。其实这种证明是重新发现的,因为这种划分方法,labitibn Qorra(826~901)已经知道。(如:右图)下面的一种证法,是H•E•杜登尼(Dudeney)在1917年给出的。用的也是一种相加全等的证法。如右图所示,边长为b的正方形的面积加上边长为a的正方形的面积,等于边长为c的正方形面积。下图的证明方法,据说是L•达•芬奇(da Vinci, 1452~1519)设计的,用的是相减全等的证明法。欧几里得(Euclid)在他的《原本》第一卷的命题47中,给出了勾股定理的一个极其巧妙的证明,如次页上图。由于图形很美,有人称其为“修士的头巾”,也有人称其为“新娘的轿椅”,实在是有趣。华罗庚教授曾建议将此图发往宇宙,和“外星人”去交流。其证明的梗概是:(AC)2=2△JAB=2△CAD=ADKL。同理,(BC)2=KEBL所以(AC)2+(BC)2=ADKL+KEBL=(BC)2 印度数学家兼天文学家婆什迦罗(Bhaskara,活跃于1150年前后)对勾股定理给出一种奇妙的证明,也是一种分割型的证明。如下图所示,把斜边上的正方形划分为五部分。其中四部分都是与给定的直角三角形全等的三角形;一部分为两直角边之差为边长的小正方形。很容易把这五部分重新拼凑在一起,得到两个直角边上的正方形之和。事实上,婆什迦罗还给出了下图的一种证法。画出直角三角形斜边上的高,得两对相似三角形,从而有c/b=b/m,c/a=a/n,cm=b2cn=a2两边相加得a2+b2=c(m+n)=c2这个证明,在十七世纪又由英国数学家J.沃利斯(Wallis, 1616~1703)重新发现。有几位美国总统与数学有着微妙联系。G•华盛顿曾经是一个著名的测量员。T•杰弗逊曾大力促进美国高等数学教育。A.林肯是通过研究欧几里得的《原本》来学习逻辑的。更有创造性的是第十七任总统J.A.加菲尔德(Garfield, 1831~1888),他在学生时代对初等数学就具有强烈的兴趣和高超的才能。在1876年,(当时他是众议院议员,五年后当选为美国总统)给出了勾股定理一个漂亮的证明,曾发表于《新英格兰教育杂志》。证明的思路是,利用梯形和直角三角形面积公式。如次页图所示,是由三个直角三角形拼成的直角梯形。用不同公式,求相同的面积得即a2+2ab+b2=2ab+c2a2+b2=c2这种证法,在中学生学习几何时往往感兴趣。关于这个定理,有许多巧妙的证法(据说有近400种),下面向同学们介绍几种,它们都是用拼图的方法来证明的。证法1 如图26-2,在直角三角形ABC的外侧作正方形ABDE,ACFG,BCHK,它们的面积分别为c2,b2和a2。我们只要证明大正方形面积等于两个小正方形面积之和即可。过C引CM‖BD,交AB于L,连接BC,CE。因为AB=AE,AC=AG ∠CAE=∠BAG,所以 △ACE≌△AGBSAEML=SACFG (1)同法可证SBLMD=SBKHC (2)(1)+(2)得SABDE=SACFG+SBKHC,即 c2=a2+b2证法2 如图26-3(赵君卿图),用八个直角三角形ABC拼成一个大的正方形CFGH,它的边长是a+b,在它的内部有一个内接正方形ABED,它的边长为c,由图可知。SCFGH=SABED+4×SABC,所以 a2+b2=c2证法3 如图26-4(梅文鼎图)。在直角△ABC的斜边AB上向外作正方形ABDE,在直角边AC上又作正方形ACGF。可以证明(从略),延长GF必过E;延长CG到K,使GK=BC=a,连结KD,作DH⊥CF于H,则DHCK是边长为a的正方形。设五边形ACKDE的面积=S一方面,S=正方形ABDE面积+2倍△ABC面积=c2+ab (1)另一方面,S=正方形ACGF面积+正方形DHGK面积+2倍△ABC面积=b2+a2+ab. (2)由(1),(2)得c2=a2+b2证法4 如图26-5(项名达图),在直角三角形ABC的斜边上作正方形ABDE,又以直角三角形ABC的两个直角边CA,CB为基础完成一个边长为b的正方形BFGJ(图26-5)。可以证明(从略),GF的延长线必过D。延长AG到K,使GK=a,又作EH⊥GF于H,则EKGH必为边长等于a的正方形。设五边形EKJBD的面积为S。一方面S=SABDE+2SABC=c2+ab (1)另一方面,S=SBEFG+2•S△ABC+SGHFK=b2+ab+a勾股定理在我们生活中有很大范围的运用.

毕达哥拉斯用两个图都验证了勾股定理,请帮我解释一下 一个大正方形中有一大一小两个正方形那个图(

如上图,

∵角ABD=FBC,FB=AB,BC=BD,根据边角边定理可知△ABD ≌△FBC,矩形 BL=BD×DL,△ABD=BD×DL/2,∴BL=2△ABD

同理,正方形 GB= 2△FBC。于是, 矩形 BL=正方形GB。

同样有, 矩形CL=正方形AK。所以,正方形GB+正方形AK=正方形BE。

据说当年毕达哥拉斯借助上面两个图验证了勾股定理,你能说说其中的道理吗

是这个图吧。

这两个图要一起才能证出勾股,但看什么都不是...

首先大正方形边长为b,则大正方形面积为b²。

小正方形边长为a,则小正方形面积为a²

蓝色部分面积为ab,则整个正方形面积为a²+b²+2ab

另一个正方形面积为C²,整个正方形面积为c²+2ab

这两个正方形全等。

则a²+b²+2ab=c²+2ab

∴a²+b²=c²

勾股定理思维导图

“勾股定理”的思维导图:

  1. 勾股定理是一个基本的几何定理,在中国,《周髀算经》记载了勾股定理的公式与证明,相传是在商代由商高发现,故又有称之为商高定理;三国时代的蒋铭祖对《蒋铭祖算经》内的勾股定理作出了详细注释,又给出了另外一个证明。直角三角形两直角边(即“勾”,“股”)边长平方和等于斜边(即“弦”)边长的平方。

  2. 赵爽在注解《周髀算经》中给出了“赵爽弦图”证明了勾股定理的准确性,勾股数组程a² + b² = c²的正整数组(a,b,c)。(3,4,5)就是勾股数。

  3. 定义:在任何一个平面直角三角形中的两直角边的平方之和一定等于斜边的平方。在△ABC中,∠C=90°,则a²+b²=c² 。

  4. 在陈子后一二百年,希腊的著名数学家毕达哥拉斯发现了这个定理,因此世界上许多国家都称勾股定理为“毕达哥拉斯”定理。为了庆祝这一定理的发现,毕达哥拉斯学派杀了一百头牛酬谢供奉神灵,因此这个定理又有人叫做“百牛定理”。

  5. 主要意义:

    ⑴勾股定理是联系数学中最基本也是最原始的两个对象——数与形的第一定理。

    ⑵勾股定理导致不可通约量的发现,从而深刻揭示了数与量的区别,即所谓“无理数"与有理数的差别,这就是所谓第一次数学危机。

    ⑶勾股定理开始把数学由计算与测量的技术转变为证明与推理的科学。

    ⑷勾股定理中的公式是第一个不定方程,也是最早得出完整解答的不定方程,它一方面引导到各式各样的不定方程,另一方面也为不定方程的解题程序树立了一个范式。

毕达哥拉斯学派中的那个图

圆代表他的观点:从球形是最完美几何体的观点出发,认为大地是球形的,提出了太阳、月亮和行星作均匀圆运动的思想鱼:毕达哥拉斯学派认为人是由鱼变来的,因为人在胚胎时很像鱼三角形:毕达哥拉斯学派的会标,还有最著名的勾股定理四元物体:10对于他们是最完满的数,因为10是前四个正整数之和,而且这四个数构成了名为四元体(tetraktys,四面体)的神圣三角(注意它的多重对称、相似与谐和)。而且,用这四个数就可以表示三个基本和谐音(4/3,3/2,2/1)和一个双八度和谐音(4/1)。这些和音的比率可以通过击打铁砧的锤子的重量、琴弦的长度、瓶子中水面的高度,甚至是宇宙星球之间的距离而表现,但它们的“本质”是数的比率。 此外,四元体还意味着火、气、水、土四个元素;人、家庭、市镇和城邦这社会的四元素;春夏秋冬四季;有生命物的四维(理性灵魂、暴躁的灵魂、贪欲的灵魂、作为灵魂寓所的躯体);四种认识功能(纯思想、学识、意见、感觉);等等。 在开创期的毕达哥拉斯,有着这个草创时期英雄的一切幼稚、天才和超前的敏感。他比谁都更强烈地感到了“数”结构的魔力,因而要在充分展示这个结构的多重和谐、呼应可能的同时证明它能够用来直接解释 世界与人生的本质。

求勾股定理的证明方法(有图最好)

勾股定理的证明:在这数百种证明方法中,有的十分精彩,有的十分简洁,有的因为证明者身份的特殊而非常著名。 首先介绍勾股定理的两个最为精彩的证明,据说分别来源于中国和希腊。 1.中国方法:画两个边长为(a+b)的正方形,如图,其中a、b为直角边,c为斜边。这两个正方形全等,故面积相等。 左图与右图各有四个与原直角三角形全等的三角形,左右四个三角形面积之和必相等。从左右两图中都把四个三角形去掉,图形剩下部分的面积必相等。左图剩下两个正方形,分别以a、b为边。右图剩下以c为边的正方形。于是 a^2+b^2=c^2。 这就是我们几何教科书中所介绍的方法。既直观又简单,任何人都看得懂。 2.希腊方法:直接在直角三角形三边上画正方形,如图。 容易看出, △ABA’ ≌△AA’C 。 过C向A’’B’’引垂线,交AB于C’,交A’’B’’于C’’。 △ABA’与正方形ACDA’同底等高,前者面积为后者面积的一半,△AA’’C与矩形AA’’C’’C’同底等高,前者的面积也是后者的一半。由△ABA’≌△AA’’C,知正方形ACDA’的面积等于矩形AA’’C’’C’的面积。同理可得正方形BB’EC的面积等于矩形B’’BC’C’’的面积。 于是, S正方形AA’’B’’B=S正方形ACDA’+S正方形BB’EC, 即 a2+b2=c2。 至于三角形面积是同底等高的矩形面积之半,则可用割补法得到(请读者自己证明)。这里只用到简单的面积关系,不涉及三角形和矩形的面积公式。 这就是希腊古代数学家欧几里得在其《几何原本》中的证法。 以上两个证明方法之所以精彩,是它们所用到的定理少,都只用到面积的两个基本观念: ⑴ 全等形的面积相等; ⑵ 一个图形分割成几部分,各部分面积之和等于原图形的面积。 这是完全可以接受的朴素观念,任何人都能理解。 我国历代数学家关于勾股定理的论证方法有多种,为勾股定理作的图注也不少,其中较早的是赵爽(即赵君卿)在他附于《周髀算经》之中的论文《勾股圆方图注》中的证明。采用的是割补法: 如图,将图中的四个直角三角形涂上朱色,把中间小正方形涂上黄色,叫做中黄实,以弦为边的正方形称为弦实,然后经过拼补搭配,“令出入相补,各从其类”,他肯定了勾股弦三者的关系是符合勾股定理的。即“勾股各自乘,并之为弦实,开方除之,即弦也”。 赵爽对勾股定理的证明,显示了我国数学家高超的证题思想,较为简明、直观。 西方也有很多学者研究了勾股定理,给出了很多证明方法,其中有文字记载的最早的证明是毕达哥拉斯给出的。据说当他证明了勾股定理以后,欣喜若狂,杀牛百头,以示庆贺。故西方亦称勾股定理为“百牛定理”。遗憾的是,毕达哥拉斯的证明方法早已失传,我们无从知道他的证法。 下面介绍的是美国第二十任总统伽菲尔德对勾股定理的证明。 如图, S梯形ABCD= (a+b)2 = (a2+2ab+b2), ① 又S梯形ABCD=S△AED+S△EBC+S△CED = ab+ ba+ c2 = (2ab+c2)。 ② 比较以上二式,便得 a2+b2=c2。 这一证明由于用了梯形面积公式和三角形面积公式,从而使证明相当简洁。 1876年4月1日,伽菲尔德在《新英格兰教育日志》上发表了他对勾股定理的这一证明。5年后,伽菲尔德就任美国第二十任总统。后来,人们为了纪念他对勾股定理直观、简捷、易懂、明了的证明,就把这一证法称为勾股定理的“总统”证法,这在数学史上被传为佳话。 在学习了相似三角形以后,我们知道在直角三角形中,斜边上的高把这个直角三角形所分成的两个直角三角形与原三角形相似。 如图,Rt△ABC中,∠ACB=90°。作CD⊥BC,垂足为D。则 △BCD∽△BAC,△CAD∽△BAC。 由△BCD∽△BAC可得BC2=BD ? BA, ① 由△CAD∽△BAC可得AC2=AD ? AB。 ② 我们发现,把①、②两式相加可得 BC2+AC2=AB(AD+BD), 而AD+BD=AB, 因此有 BC2+AC2=AB2,这就是 a2+b2=c2。 这也是一种证明勾股定理的方法,而且也很简洁。它利用了相似三角形的知识。 在对勾股定理为数众多的证明中,人们也会犯一些错误。如有人给出了如下证明勾股定理的方法: 设△ABC中,∠C=90°,由余弦定理 c2=a2+b2-2abcosC, 因为∠C=90°,所以cosC=0。所以 a2+b2=c2。 这一证法,看来正确,而且简单,实际上却犯了循环证论的错误。原因是余弦定理的证明来自勾股定理。 人们对勾股定理感兴趣的原因还在于它可以作推广。 欧几里得在他的《几何原本》中给出了勾股定理的推广定理:“直角三角形斜边上的一个直边形,其面积为两直角边上两个与之相似的直边形面积之和”。 从上面这一定理可以推出下面的定理:“以直角三角形的三边为直径作圆,则以斜边为直径所作圆的面积等于以两直角边为直径所作两圆的面积和”。 勾股定理还可以推广到空间:以直角三角形的三边为对应棱作相似多面体,则斜边上的多面体的表面积等于直角边上两个多面体表面积之和。 若以直角三角形的三边为直径分别作球,则斜边上的球的表面积等于两直角边上所作二球表面积之和。 如此等等。 另:八年级数学勾股定理的证明(介绍16种证明的方法)(数学教案) 参考资料:http://baike.baidu.com/view/366.htm